JP7135134B2 - Injection device - Google Patents
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Description
本発明は、射出装置に関する。 The present invention relates to an injection device.
特許文献1に記載の電動射出成形機は、金型装置のキャビティ空間に樹脂を充填する射出装置を有する。射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダと、加熱シリンダ内に回転自在に且つ進退自在に配設されるスクリュと、スクリュを回転させる計量用電動機と、スクリュを進退させる射出用電動機とを備える。スクリュと、計量用電動機と、射出用電動機とが同一軸線上に配設されているため、イナーシャが小さく、応答性が良い。 The electric injection molding machine described in Patent Document 1 has an injection device that fills a resin into a cavity space of a mold device. The injection device includes a heating cylinder that heats and melts resin, a screw that is rotatably and reciprocally arranged in the heating cylinder, a metering motor that rotates the screw, and an injection motor that moves the screw forward and backward. Prepare. Since the screw, metering motor, and injection motor are arranged on the same axis, inertia is small and responsiveness is good.
従来、計量モータの筒状の回転子に対しスプライン結合され、計量モータの駆動力および射出モータの駆動力をスクリュに伝達するスプライン軸が設けられている。スプライン軸とスクリュとはカップリングで連結されており、カップリングは計量モータの回転子の内側に配設されている。 Conventionally, a spline shaft is provided which is splined to the tubular rotor of the metering motor and transmits the driving force of the metering motor and the driving force of the injection motor to the screw. A coupling connects the spline shaft and the screw, and the coupling is disposed inside the rotor of the metering motor.
従来、計量モータの回転子と、カップリングとのかじりが発生しやすく、メンテナンスの頻度が高かった。 In the past, the rotor of the metering motor and the coupling were prone to galling, and the frequency of maintenance was high.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、計量モータの回転子とカップリングとのかじりの発生を抑制した、射出装置の提供を主な目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to provide an injection apparatus that suppresses galling between the rotor and the coupling of the metering motor.
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
成形材料を加熱するシリンダの内部に回転自在に且つ進退自在に配設されるスクリュと、
前記スクリュと連結され、前記スクリュを回転させる計量モータおよび進退させる射出モータの駆動力を伝達するように、前記計量モータの筒状の回転子の内側にスプライン結合されるカップリングと、
前記回転子および前記カップリングの一方に保持され他方に摺動自在に接触する環状パッキンと、
前記回転子および前記カップリングの一方に保持され他方に摺動自在に接触するスライドリングとを備え、
前記スライドリングの硬さは、前記環状パッキンの硬さよりも硬い、射出装置が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
a screw that is rotatably and reciprocally arranged inside a cylinder that heats the molding material ;
a coupling connected to the screw and spline-connected to the inner side of a cylindrical rotor of the metering motor so as to transmit the driving force of the metering motor for rotating the screw and the driving force of the injection motor for advancing and retreating the screw;
an annular packing held by one of the rotor and the coupling and slidably contacting the other;
a slide ring held by one of the rotor and the coupling and slidably contacting the other ;
An injection device is provided , wherein the hardness of the slide ring is harder than the hardness of the annular packing .
本発明の一態様によれば、計量モータの回転子とカップリングとのかじりの発生を抑制した、射出装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided an injection device that suppresses galling between the rotor of the metering motor and the coupling.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding configurations are denoted by the same or corresponding reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図1は、一実施形態による射出成形機の充填完了時の状態を示す図である。図2は、一実施形態による射出成形機の計量完了時の状態を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a state of an injection molding machine according to one embodiment when filling is completed. FIG. 2 is a diagram showing a state of the injection molding machine according to one embodiment when weighing is completed.
射出成形機は、フレームFrと、射出装置40と、制御装置90とを有する。以下、充填時のスクリュ43の移動方向(図1および図2中左方向)を前方とし、計量時のスクリュ43の移動方向(図1および図2中右方向)を後方として説明する。
The injection molding machine has a frame Fr, an
射出装置40は、フレームFrに対し進退自在なスライドベースSbに設置され、金型装置に対し進退自在とされる。射出装置40は、金型装置にタッチされ、金型装置内のキャビティ空間に成形材料を充填する。キャビティ空間に充填された成形材料を冷却固化させることで、成形品が得られる。射出装置40は、例えば、シリンダ41、ノズル42、スクリュ43、冷却器44、計量モータ45、射出モータ46、圧力検出器47、加熱器48、および温度検出器49などを有する。
The
シリンダ41は、供給口41aから内部に供給された成形材料を加熱する。供給口41aはシリンダ41の後部に形成される。シリンダ41の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器44が設けられる。冷却器44よりも前方において、シリンダ41の外周には、バンドヒータなどの加熱器48と温度検出器49とが設けられる。
The
シリンダ41は、シリンダ41の軸方向(図1および図2中左右方向)に複数のゾーンに区分される。各ゾーンに加熱器48と温度検出器49とが設けられる。ゾーン毎に、温度検出器49の検出温度が設定温度になるように、制御装置90が加熱器48を制御する。
The
ノズル42は、シリンダ41の前端部に設けられ、金型装置に対し押し付けられる。ノズル42の外周には、加熱器48と温度検出器49とが設けられる。ノズル42の検出温度が設定温度になるように、制御装置90が加熱器48を制御する。
A
スクリュ43は、シリンダ41内において回転自在に且つ進退自在に配設される。スクリュ43を回転させると、スクリュ43の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ41からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ43の前方に送られシリンダ41の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ43が後退させられる。その後、スクリュ43を前進させると、スクリュ43前方の成形材料がノズル42から射出され、金型装置内に充填される。スクリュ43と、計量モータ45と、射出モータ46とは、同一直線上に配設されている。
The
計量モータ45は、スクリュ43を回転させる。計量モータ45の回転運動は、計量モータ45の回転子45aにスプライン結合されるカップリング51に伝達され、カップリング51からスクリュ43に伝達される。
A
カップリング51は、例えば、図1および図2に示すように、スクリュ43が取付けられるスクリュ取付部52と、回転子45aにスプライン結合される計量スプライン軸53とを有する。図1および図2では計量スプライン軸53がスクリュ取付部52とは別に形成されスクリュ取付部52と連結されるが、スクリュ取付部52と一体に形成されてもよい。
The
計量スプライン軸53は、計量モータ45の筒状の回転子45aの内側に配設され、回転子45aに対しスプライン結合される。計量スプライン軸53は、外周部に、周方向に間隔をおいて複数のキー53aを有する。計量モータ45の回転子45aは、内周部に、複数のキー53aが摺動自在に挿入される複数のキー溝を有する。キー53aの数やキー溝の数は1つでもよい。計量スプライン軸53のキー53aは図1および図2に示すようにカップリング51の後部(より好ましくは後端)に配置されてよく、回転子45aのキー溝は回転子45aの後部(より好ましくは後端)に配置されてよい。
The
計量モータ45は、スライドベースSbと共に進退する射出フレーム54に対し固定されている。射出フレーム54は、前方サポート54a、後方サポート54b、および前方サポート54aと後方サポート54bを連結する連結ロッド54cとを有する。前方サポート54aに対し、シリンダ41の後端部や計量モータ45の固定子45bが固定される。後方サポート54bに対し、射出モータ46の固定子46bが固定される。
The
射出モータ46は、射出フレーム54に対し固定されており、スクリュ43を進退させる。射出モータ46の回転運動は、射出モータ46の回転子46aにスプライン結合されると共に後述のねじナット58に螺合される駆動軸55の回転直線運動に変換され、駆動軸55を回転自在に支持する軸受56を保持するカップリング51の直線運動に変換される。カップリング51の進退に伴い、スクリュ43が進退する。
The
駆動軸55は、射出モータ46の回転子46aにスプライン結合される射出スプライン軸55aと、後方サポート54bに対し固定されるねじナット58に螺合するねじ軸55bと、軸受56に回転自在に支持される回転軸55cとを有する。射出スプライン軸55a、ねじ軸55b、および回転軸55cは、後側から前側に向けて、この順で、同一直線上に並んでいる。尚、ねじ軸55bとねじナット58の間には、ボールまたはローラが介在してよい。
The
駆動軸55が回転直線運動することで、カップリング51が直線運動する。カップリング51と計量モータ45とはスプライン結合されているため、カップリング51が進退するとき計量モータ45は進退しない。射出モータ46の駆動対象に計量モータ45が含まれていないため、射出モータ46の駆動対象のイナーシャが小さく、スクリュ43の前進開始時の加速が速い。
The
圧力検出器47は、射出モータ46とスクリュ43との間の力の伝達経路に設けられ、圧力検出器47に作用する荷重を検出する。例えば、圧力検出器47は、後方サポート54bとねじナット58とに取付けられ、圧力検出器47に作用する荷重を検出する。尚、圧力検出器47の位置は特に限定されない。
The
圧力検出器47は、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。圧力検出器47の検出結果は、スクリュ43が成形材料から受ける圧力、スクリュ43に対する背圧、スクリュ43から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。
制御装置90は、図1および図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)91と、メモリなどの記憶媒体92と、入力インターフェイス93と、出力インターフェイス94とを有する。制御装置90は、記憶媒体92に記憶されたプログラムをCPU91に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置90は、入力インターフェイス93で外部からの信号を受信し、出力インターフェイス94で外部に信号を送信する。制御装置90は、充填工程、保圧工程、計量工程などを制御する。
The
充填工程では、射出モータ46を駆動してスクリュ43を設定速度で前進させ、スクリュ43の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置内のキャビティ空間に充填させる。スクリュ43の位置や速度は、例えば射出モータ46のエンコーダ46cを用いて検出する。エンコーダ46cは、射出モータ46の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。スクリュ43の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替(所謂、V/P切替)が行われる。スクリュ43の設定速度は、スクリュ43の位置や時間などに応じて変更されてよい。
In the filling process, the
尚、充填工程においてスクリュ43の位置が設定位置に達した後、その設定位置にスクリュ43を一時停止させ、その後にV/P切替が行われてもよい。V/P切替の直前において、スクリュ43の停止の代わりに、スクリュ43の微速前進または微速後退が行われてもよい。
After the position of the
保圧工程では、射出モータ46を駆動してスクリュ43を設定圧力で前方に押し、金型装置内の成形材料に圧力をかける。冷却収縮による不足分の成形材料が補充できる。成形材料の圧力は、例えば圧力検出器47を用いて検出する。圧力検出器47は、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。
In the holding pressure process, the
保圧工程では金型装置内のキャビティ空間の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間内の成形材料の固化が行われる。成形サイクルの短縮のため、冷却工程中に計量工程が行われてよい。 In the holding pressure process, the molding material in the cavity space inside the mold device is gradually cooled, and when the holding pressure process is completed, the entrance of the cavity space is closed with the solidified molding material. This state is called a gate seal, and prevents the molding material from flowing back from the cavity space. After the holding pressure process, the cooling process is started. In the cooling step, solidification of the molding material in the cavity space is performed. A weighing step may be performed during the cooling step to shorten the molding cycle.
計量工程では、計量モータ45を駆動してスクリュ43を設定回転数で回転させ、スクリュ43の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ43の前方に送られシリンダ41の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ43が後退させられる。スクリュ43の回転数は、例えば計量モータ45のエンコーダを用いて検出する。エンコーダは、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。
In the weighing process, the weighing
計量工程では、スクリュ43の急激な後退を制限すべく、射出モータ46を駆動してスクリュ43に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ43に対する背圧は、例えば圧力検出器47を用いて検出する。圧力検出器47は、その検出結果を示す信号を制御装置90に送る。スクリュ43が設定位置まで後退し、スクリュ43の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。
During the metering process, the
以下、図1および図2を再度参照して、射出装置40について再度説明する。
Hereinafter, the
射出装置40は、スクリュ43と連結されるカップリング51を有する。カップリング51は、計量モータ45の回転子45aの内側に、回転子45aに対しスプライン結合される計量スプライン軸53を含む。計量スプライン軸53は、計量モータ45の駆動力および射出モータ46の駆動力をスクリュ43に伝達する。計量スプライン軸53が、特許請求の範囲に記載のスプライン軸に対応する。カップリング51の外周面には、環状パッキン61が嵌め込まれる環状溝、スライドリング62が嵌め込まれる環状溝が形成されている。
The
環状パッキン61は、例えばカップリング51に保持され、計量モータ45の回転子45aに摺動自在に接触し、回転子45aとカップリング51との隙間をシールする。これにより、計量スプライン軸53に供給された潤滑剤がスクリュ43側に漏れるのを防止できる。
The
環状パッキン61は、計量スプライン軸53のキー53aよりも前方に取付けられればよく、計量スプライン軸53に取付けられてもよいが、図1および図2に示すようにスクリュ取付部52に取付けられてよい。スクリュ取付部52は、スクリュ43が取付けられる小径部52aと、小径部52aよりも大きい大径部52bとを有してよい。大径部52bの前部に環状パッキン61が配置されてよい。大径部52bの後端部は、計量スプライン軸53と連結される。尚、上述の如く、計量スプライン軸53は、スクリュ取付部52と一体に形成されてもよい。
The
環状パッキン61としては、例えば断面形状が円形のOリングなどが用いられ、適度に圧縮して使用される。環状パッキン61は、シール性を確保するため、スライドリング62よりも柔らかい材料で形成されている。環状パッキン61の材料としては、例えばブチルゴムなどのゴムが挙げられる。
As the
尚、環状パッキン61は、本実施形態ではカップリング51に保持されるが、計量モータ45の回転子45aに保持され、カップリング51に摺動自在に接触し、回転子45aとカップリング51との隙間をシールしてもよい。
Although the
スライドリング62は、例えばカップリング51に保持され、計量モータ45の回転子45aに摺動自在に接触し、回転子45aの中心線とカップリング51の中心線とを合わせる。これにより、回転子45aとカップリング51とのかじりを抑制できる。また、環状パッキン61に偏荷重が加わることを抑制できる。
The
スライドリング62は、回転子45aとカップリング51との偏心を抑制するため、環状パッキン61よりも硬い材料で形成されている。スライドリング62の材料としては、自己潤滑性に富む、結晶性樹脂などが用いられる。結晶性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)、ポリエステル(PEs)、ポリエチレン(PE)などが挙げられる。結晶性の度合いが大きいほど、自己潤滑性が大きくなる。スライドリング62は、結晶性樹脂以外の樹脂で形成されてもよく、例えば布入りのフェノール樹脂で形成されてもよい。
The
スライドリング62は、環状パッキン61とは異なり、シール性を確保するものではないので、周方向一部に切れ目を有している。当該切れ目は、スライドリング62の取付けや取外しのために形成されており、取付け時や取外し時に広げられ、その後、スライドリング62の弾性復元力によって元に戻る。
Unlike the
尚、スライドリング62は、本実施形態ではカップリング51に保持されるが、計量モータ45の回転子45aに保持され、カップリング51に摺動自在に接触し、回転子45aの中心線とカップリング51の中心線とを合わせてもよい。また、スライドリング62の数は複数でもよい。
Although the
図1および図2に示すように、計量スプライン軸53のキー53a側(後側)からスクリュ43の側(前側)に向けて、スライドリング62と環状パッキン61とがこの順で配設されている。環状パッキン61は、計量スプライン軸53に供給されスライドリング62を通過した潤滑剤の、スクリュ43の側への漏れを防止する。潤滑剤をスライドリング62に供給してスライドリング62の摺動抵抗を低減でき、かつ、スクリュ43の側への潤滑剤の漏れを抑制できる。ここで、計量スプライン軸53に供給された潤滑剤は、スライドリング62と計量モータ45の回転子45aとの間、スライドリング62とカップリング51との間、スライドリング62に形成されている切れ目などを通過する。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
以上、射出成形機の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 Although the embodiments and the like of the injection molding machine have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like. Improvements are possible.
40 射出装置
41 シリンダ
43 スクリュ
45 計量モータ
45a 回転子
45b 固定子
46 射出モータ
51 カップリング
53 計量スプライン軸
61 環状パッキン
62 スライドリング
90 制御装置
40
Claims (2)
前記スクリュと連結され、前記スクリュを回転させる計量モータおよび進退させる射出モータの駆動力を伝達するように、前記計量モータの筒状の回転子の内側にスプライン結合されるカップリングと、
前記回転子および前記カップリングの一方に保持され他方に摺動自在に接触する環状パッキンと、
前記回転子および前記カップリングの一方に保持され他方に摺動自在に接触するスライドリングとを備え、
前記スライドリングの硬さは、前記環状パッキンの硬さよりも硬い、射出装置。 a screw that is rotatably and reciprocally arranged inside a cylinder that heats the molding material ;
a coupling connected to the screw and spline-connected to the inner side of a cylindrical rotor of the metering motor so as to transmit the driving force of the metering motor for rotating the screw and the driving force of the injection motor for advancing and retreating the screw;
an annular packing held by one of the rotor and the coupling and slidably contacting the other;
a slide ring held by one of the rotor and the coupling and slidably contacting the other ;
The injection device , wherein the hardness of the slide ring is harder than the hardness of the annular packing .
前記環状パッキンは、前記スプライン軸に供給され前記スライドリングを通過した潤滑剤の、前記スクリュの側への漏れを防止する、請求項1に記載の射出装置。 The slide ring and the annular packing are arranged in this order from the key side of the spline shaft of the coupling toward the screw side,
2. The injection device according to claim 1, wherein said annular packing prevents lubricant supplied to said spline shaft and passed through said slide ring from leaking toward said screw.
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